EXP:Michelson Interferometer

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In diesem Experiment geht es um den einfachen Aufbau eines Michelson-Interferometers. Durch dieses soll die Interferenz zweier Lichtstrahlen veranschaulicht werden (sowohl optisch als auch akustisch). Darüber hinaus kann damit die Wellenlänge des verwendeten Laserlichts oder auch die Brechzahl von Luft (EXP:Brechzahl_von_Luft_mit_einem_Michelson-Interferometer_bestimmen) berechnet werden.

Mögliche Einstiege in dieses Experiment

• Für SuS ist es intuitiv, dass an einem Punkt auf dem Schirm die Helligkeit steigt, je mehr Lichtquellen diesen beleuchten. Dies kann mit (Handy-) Taschenlampen geprüft werden. Mit diesem Experiment kann dies jedoch widerlegt werden. Es kann also dies als Grundfrage gestellt werden: Warum sind auf dem Schirm plötzlich dunkle Ringe zu sehen, wenn mehr als ein Lichtstrahl darauf trifft?
• Zudem kann je nach dem Kenntnisstand der SuS ein Einstieg über die Detektion von Gravitationswellen verwendet werden, für welche im Jahre 2017 ein Nobelpreis verliehen wurde. Hierbei spielt auch das Michelson-Interferometer eine sehr entscheidende Rolle.
• Ein anderer möglicher Einstieg in das Thema ist die Frage, ob Lichtwellen ein Trägermedium benötigen (Lichtäther-Theorie). Diese Theorie wurde durch das Michelson-Interferometer im Michelson-Morley-Experiment (1887) widerlegt

Versuchsanleitung

Benötigtes Material

Siehe Packliste Interferometer

Versuchsaufbau

Der Grundaufbau

Schritt 1

Die optischen Komponenten sollten wie in der nebenstehenden Abbildung auf dem Breadboard montiert werden. Es ist darauf zu achten, dass die beiden Spiegel einen ähnlichen Abstand zum Strahlteiler haben sollten. Die Spiegel sollten so ausgerichtet werden, dass die beiden Strahlen dieselbe Fläche auf dem Schirm beleuchten.

Schritt 2

Durch Justage der Spiegel sowie der Stage sollte der Aufbau nun so angepasst werden, dass die Ringe des Interferenzmusters zu sehen sind.

Dieses Bild zeigt den Grundaufbau eines Michelson-Interferometers.

Erweiterung (Piezo-Stage)

Dieses Bild zeigt die Erweiterung des Grundaufbaus eines Michelson-Interferometers durch die Verwendung einer Stage mit Piezo-Motor.

Versuchsdurchführung

Beschreibe hier genauer was man zur Durchführung tun muss. Aus was muss dabei geachtet werden?

Auswertung

Hier sollen Diagramme, Werte und eine Fehlerabschätzung zum Experiment hin. Gegebenenfalls können hier auch Gleichungen eingebunden werden. Mathematische Ausdrücke werden durch den <math>-Tag initiiert:

$\mathrm {i} \hbar {\frac {\partial }{\partial t}}|\,\psi (t)\rangle ={\hat {H}}|\,\psi (t)\rangle .$

Beim Vergleich mit Literaturwerten oder ähnlichem sollte durch die Referenzumgebung <ref> auf geeignete Quellen verwiesen werden, diese erscheinen dann auch automatisch am Seitenende.

Fehlerabschätzung

Mögliche Probleme und ihre Lösungen

Treten beim Experiment häufiger Fehler auf? Bitte beschreibe sie hier.

Sicherheitshinweise

Hier nötige Sicherheitshinweise notieren. Ggf. Betriebsanweisung verlinken.

• Influenzmaschine

Fotos

Am Ende des Dokuments kommt eine Galerie aller Bilder, die zu diesem Experiment unter dem Namensraum "Datei:" bereits vorhanden sind. Im Allgemeinen lohnt es sich häufig auch, bereits bestehende Texte und deren Syntax zu betrachten:
<div class="row"> <div class="large-4 large-centered columns"> <ul class="example-orbit" data-orbit> <li> [[Datei:Bild.png|slide 1]] <div class="orbit-caption"> Bildbeschreibung </div> </li> </ul> </div> </div>

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       Ein Kolibri
  

Literatur

Universität Stuttgart, 5. Physikalisches Institut, AG Physik und ihre Didaktik, lizenziert unter CC BY-NC-SA 4.0